論文の概要: Two-dimensional excitons from twisted light and the fate of the photon's
orbital angular momentum
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2201.13058v1
- Date: Mon, 31 Jan 2022 08:29:53 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-27 05:22:28.225177
- Title: Two-dimensional excitons from twisted light and the fate of the photon's
orbital angular momentum
- Title（参考訳）: ねじれた光からの二次元励起子と光子の軌道角運動量の運命
- Authors: Tobias Gra{\ss}, Utso Bhattacharya, Julia Sell, Mohammad Hafezi
- Abstract要約: 励起子の相対運動は、主量子数$n$と、軸に沿った角運動量に対する量子数$j$の2つの量子数によって記述される。
角運動量の保存は、励起子のj=0$状態のみが平面波に照らされたシステムで光学的に活性化されることを要求する。
我々は、光子運動量(線形および/または角運動量)が励起子の質量の中心運動量(線形または/または角運動量)と結合していることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: As the bound state of two oppositely charged particles, excitons emerge from
optically excited semiconductors as the electronic analogue of a hydrogen atom.
In the two-dimensional (2D) case, realized either in quantum well systems or
truly 2D materials such as transition metal dichalcogenides, the relative
motion of an exciton is described by two quantum numbers: the principal quantum
number $n$, and a quantum number $j$ for the angular momentum along the
perpendicular axis. Conservation of angular momentum demands that only the
$j=0$ states of the excitons are optically active in a system illuminated by
plane waves. Here we consider the case for spatially structured light sources,
specifically for twisted light beams with non-zero orbital angular momentum per
photon. Under the so-called dipole approximation where the spatial variations
of the light source occur on length scales much larger than the size of the
semiconductor's unit cell, we show that the photon (linear and/or angular)
momentum is coupled to the center-of-mass (linear and/or angular) momentum of
the exciton. Our study establishes that the selection rule for the internal
states of the exciton, and thus the exciton spectrum, is independent from the
spatial structure of the light source.
- Abstract（参考訳）: 2つの反対電荷粒子の境界状態として、励起子は光励起半導体から水素原子の電子アナログとして現れる。
量子井戸系あるいは遷移金属ジアルコゲナイドのような真に2次元の物質で実現された2次元(2次元)の場合、励起子の相対運動は主量子数$n$と垂直軸に沿った角運動量に対する量子数$j$の2つの量子数によって記述される。
角運動量の保存は、励起子の$j=0$状態のみが平面波によって照らされた系で光学活性であることを要求する。
ここでは、空間構造光源、特に光子当たりの非ゼロ軌道角運動量を持つツイスト光源について考察する。
光源の空間的変動が長さで起こるいわゆる双極子近似の下では、半導体の単位セルのサイズよりもはるかに大きく、光子(線形および/または角運動量)が励起子の質量(線形または角運動量)と結合されることが示される。
本研究では,励起子の内部状態および励起子スペクトルの選択規則が光源の空間構造とは独立であることを示す。
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